Глава 10. Синхронные муфты

В различных приборах, в автоматизированном электроприводе, в тахометрии, в системах автоматического регулирования применяются син­хронные муфты, осуществляющие жесткую упругую связь двух валов, механи­чески не связанных друг с другом, т. е. передачу момента с вала на вал при син­хронном их вращении или синхронном повороте. В ряде случаев синхронные муфты используются в качестве элементов, ограничивающих максимальный момент, передаваемый от двигателей к исполнительным механизмам, т. е. в ка­честве элементов защиты двигателей от перегрузок.

Ведущая и ведомая части синхронных муфт разделены между собой воздуш­ным зазором либо немагнитной перегородкой (экраном). Перегородка приме­няется в случае необходимости синхронной передачи вращения внутрь изоли­рованной полости, заполненной агрессивной средой под высоким давлением.

Глава 11. Электромашинные накопители энергии

В настоящее время сформировалась новая ветвь электроэнергетики – импульсная электроэнергетика. На­ряду с установками для научных исследований: устройствами для получения сверхсильных магнитных полей, ускорителями заряженных частиц, плазмотрона­ми – импульсная электроэнергетика находит применение для испытания высоковольтной коммутирующей аппа­ратуры, в технике и технологии промышленного произ­водства и др. Круг потребителей импульсной мощности непрерывно расширяется. Для многих потребителей ге­нераторы ударной мощности оказываются самыми целе­сообразными источниками энергии, так как накопление энергии во вращающихся маховых массах является наиболее эффективным и экономичным.

Преобразование кинетической энергии, запасенной маховыми массами, в электромагнитную энергию обыч­но осуществляется с помощью электрических машин. Для этой цели могут быть использованы стандартные машины постоянного и переменного тока. Однако с целью повышения эффективности преобразования становится целесообразным создание специальных электри­ческих машин, предназначенных для работы в импульс­ном режиме. Среди таких машин в практике импульсной электроэнергетики нашли применение униполярные и синхронные ударные генераторы.

11.1. Униполярные генераторы

В настоящее время одним из важных направлений развития униполярных генера­торов является разработка машин, предназначенных для работы в импульсном режиме – ударных униполярных генераторов. Перспективной областью применения таких генераторов является техника получения сильных маг­нитных полей. Здесь они успешно конкурируют с дру­гими источниками импульсного питания.

Наиболее крупный из существующих униполярных генераторов построен в Австралии для питания обмотки возбуждения протонного синхротрона. Ротор генератора состоит из четырех дисков диаметром 3,53 м и массой 20 т каждый. Диски вращаются с ча­стотой 15 об/с, причем направление вращения дисков встречное. Индукция в зазоре машины 1,8 Тл, а масса машины 1500 т. Диски изолированы от вала и соединены последовательно, что позволяет получить результирующее напряжение 720 В. Накапливаемая дисками кинетическая энергия состав­ляет 600 МДж, а ток в импульсе при замыкании генератора на обмотку электромагнита синхротрона равен 1,7·10⁶ А.

Первоначально коммутация тока генератора осущест­влялась с помощью жидкого контакта, при этом за один цикл через коммутирующее устройство протекало 2,5 т сплава натрий–калий. В дальнейшем для коммутации были использованы медные щетки. На наружной сто­роне каждого диска было установлено по 864 щетки, а на внутреннем диаметре по 576 щеток. Площадь каж­дой щетки 10^-4 м². Расчетная скважность импульсов по­рядка 10 мин, длительность фронта импульса 0,7 с. При достижении максимума ток падает до нуля за 1,5 с.

Импульсные униполярные генераторы большой мощ­ности могут обеспечить высокую удельную энергию. Однако, несмотря на просто­ту конструкции, они не находят широкого применения. Это объясняется, во-первых, сложностью токосъема; во-вторых, низким напряжением, что требует большого сечения токопроводящих шин и, кроме того, в ряде слу­чаев не может обеспечить необходимой скорости нара­стания тока в цепях, содержащих индуктивность.